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是好幫手還是壞朋友?令人又愛又恨的「硼酸」

行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2017/12/26 ・3439字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行

撰文/李成泰 │ 自由寫手

驚!OO 鹼粽又驗出硼砂!」、「鹼粽檢出硼酸,醫:嚴重恐引發代謝性酸中毒」,每年的端午佳節總會看見這類食安新聞又重新登上版面。硼酸與硼砂並非合法的食品添加物,卻仍有不肖業者將兩者違法使用,拿來增加食品彈性、韌性,延長保存期限或是保持色澤美觀,甚至除了鹼粽外,其他如年糕、油麵、貢丸、魚板及蝦仁等追求「口感」的食物也時常遭殃。

究竟,硼砂與硼酸會對人類身體產生怎樣的影響呢?這系列化學物質文章中,我們曾經以〈硼砂的應用 ── 讓食物變得 QQ 的月石〉一文中介紹過能夠製造 Q 彈口感的「硼砂」,這次,就讓我們先簡單複習硼砂的結構與特性,以及它與「硼酸」間的關係。

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鹼粽是節慶期間美味的食物,卻曾被驗出含硼砂、硼酸殘留。圖/Benjwong@wikimedia, CC0 Public Domain

硼砂與硼酸間的轉換

硼砂又稱四硼酸鈉,化學式為 Na2B4O7,是一種常見的含硼鹽類,外觀為無色晶體或白色粉末。它可以抑制酵母菌與黴菌的生長,曾用作防腐劑,也能抑制酪胺酸酵素(tyrosinase)作用,防止酪胺酸 (tyrosine)氧化成黑色素,近年來常被濫用於防止蝦類食品黑變,保持其色澤美觀。

硼砂易溶於水,其中 B4O72- 陰離子可與水分子形成本篇的主角 ── 硼酸(H3BO3),以及氫氧根離子(OH),因而帶有鹼性。水溶液中的硼酸分子會進一步與氫氧根離子結合,產生硼酸根離子(B(OH)4),其兩邊的「-OH 基團」可以和食物中的長鏈狀分子中的 -OH 基團反應形成鍵結,擔任長鏈間橋樑的角色,使長鏈分子們可形成 3D 網狀結構,這便是硼砂可使食物更為 Q 彈的關鍵。

同樣地,硼砂在酸性溶液中,例如硫酸或鹽酸,會被酸化為硼酸,但因氫氧根離子濃度低,不會進而生成硼酸根離子。簡言之,硼酸是硼砂溶於水、或與酸結合而成的產物,所以當食品與硼砂溶液產生反應後,往往硼砂與硼酸皆會殘留其中,而吃下肚後,由於胃液是酸性的,硼砂在體內便會被轉化成硼酸。

左圖為硼砂的結構式,在水溶液中解離成兩個鈉離子(Na+)與中間的 B4O72- 陰離子,進而與水形成硼酸分子與氫氧根離子。/Sigma-Aldrich。右圖為硼砂礦石。/Aram Dulyan @Wikepedia, CC0 Pubic Domain

自然界中常見的硼酸

硼酸是一種含硼的無機弱酸,外觀為白色粉末或是透明晶體,摸起來有油膩感,微溶於冷水中,但溶解度會隨溫度增高而增大,在攝氏 20℃ 下,1 公升的水約可溶 47.2 公克的硼酸。硼酸在自然界中其實相當常見:海水本身就含有硼酸與其它鹽類;在某些特火山區,例如義大利的托斯卡納(Tuscany)及利帕里群島(Lipari Islands)與美國的內華達州(Nevada),也可以發現它的蹤跡。而有時候,硼酸也會與含硼礦物(例如硼砂礦)共存,穿插在礦物結構裡。

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左圖為硼酸的結構式。/ Benjah-bmm27@Wikimedia CC0 Public Domain。右圖為利帕里群島的火山,其煙霧含有硼酸分子。/Raymond M. Coveney@wikimedia CC-BY-SA 3.0

另外,硼元素對植物的生長也是不可或缺的存在,它可以促進木質素生成以及根莖的生長;若缺乏硼,植物便會發黃或發黑,甚至葉子形狀發育不良。而這些硼元素常以「硼酸」的形式儲存在植物中,尤其是果樹與水果。所以攝入微量的硼酸並不是什麼驚天動地的事,人體也可以自然代謝掉,並不會對健康產生危害。

硼酸的其他應用:消毒、除蟲、緩衝液

除了自然幫助植物生長,硼酸在醫療上也有所應用,它具有消毒作用,可以治療輕微割傷與燒傷,也能抑制黴菌的感染(如念珠菌或是足癬),常用作敷藥或是藥膏來使用。稀釋過後的硼酸水溶液(最高允許濃度為 3%)則能用作眼藥水或是洗眼液,舒緩眼睛的不適感,也是目前唯一以知道對眼睛有益的酸。

另外,硼酸具有殺死常見害蟲的功用(硼砂也有相同效果),主要機制是腐蝕昆蟲的外骨骼,並藉由餌食攝入的方式影響其新陳代謝。1948 年,美國國家環境保護署(United States Environmental Protection Agency, USEPA)就曾以硼酸控制蟑螂、白蟻、紅火蟻、蠹魚及跳蚤的數量;而這樣同時具備消毒與殺蟲作用的特性,也讓它被用作木材的防腐劑。硼酸的其他用途還包含:控制核電廠的核分裂反應速度、製造耐熱玻璃(硼矽酸鹽類)、硼酸與其硼酸根配成的水溶液可用做游泳池的酸鹼緩衝液等。

硼酸具除蟲效果,曾被 EPA 用來控制紅火蟻、蠹魚及跳蚤的數量。圖/Agricultural Research Service, CC0 Public Domain

注意!硼酸不可添加入食品中

讀到這裡大家可能會覺得:硼酸還不錯啊!除了本身就存在自然界中外,還是人類生活的好幫手呢。然而,接著我們也要說明使用時需要注意的一面 ── 硼酸的毒性。

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硼酸雖然本身毒性不強,但是在體內有「累積作用」,儘管每次攝取量不多,連續攝取後在體內累積,仍可能破壞中樞與消化系統,妨礙消化酵素作用,引起食慾減退、抑制營養吸收以及促進脂肪分解,導致體重減輕等症狀。此外,在大、小鼠與狗的硼酸餵食研究中,也觀察到長期或短期內攝入大量硼酸或硼砂,雄性生殖系統會受到影響,例如睪丸萎縮。不過,硼酸現階段並未觀察到明顯致癌或是產生基因突變的結果,國際癌症研究中心(IARC)也未將其列為致癌物質。

以劑量來說,成人攝取 1~3 克的硼酸便會產生「硼酸中毒」症狀,包含嘔吐、腹瀉、皮膚產生紅斑、更甚者有休克或昏迷之虞;口服致死劑量則分別是成人 15~20 克,幼兒 5~6 克,以及嬰兒 2~3 克。

因此,國際糧農組織與世界衛生組織之食品添加物專家委員會(簡稱 FAO、WHO JECFA)認為硼砂與硼酸對人體健康具有潛在危害,故不應做為食品添加劑,世界衛生組織(WHO)則建議硼酸的「每日攝取容許量(TDI)」為 0.16 mg/kg bw/day,亦即每日、體重每公斤可容許 0.16 毫克的攝入量。目前世界各國,大多命令禁止將硼砂或硼酸作為食品添加劑(不過歐盟允許硼砂或硼酸做為魚子醬的防腐劑),臺灣也已經明令禁止 ── 我們的食品添加物採正面表列,硼砂並不在許可清單之中喔。

除了仰賴相關單位的檢驗抽查之外,下次再購買相關食品的時候,我們也可以儘量挑選包裝完整且有標示食品成分資訊的產品,多一分用心,就少一分風險囉。

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新聞來源

 

參考資料

 

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行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
52 篇文章 ・ 10 位粉絲
行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。 網站:https://www.tcsb.gov.tw/

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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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硼砂:讓食物變得 QQ 的月石
行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2017/12/14 ・5085字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行

撰文/李忠勳│ 自由寫手

2017 年五月,校園傳出一起惡作劇事件:因被好友欺騙是糖粉,學童誤食了硼砂,回家後發高燒、吐血送醫,引起不少討論。在其他食安新聞中,也會不時聽聞貢丸、油條等食品驗出硼砂,究竟硼砂有沒有毒?有多毒?會出現在生活中哪些地方?以下,且聽我們娓娓道來。

硼砂(左)與洗滌鹼(右)。圖/lailajuliana @Pixabay, CC0

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在正式進入硼砂之前,讓我們先從元素「硼」說起。硼(Boron)在元素表排序第五,屬於含量較稀少的元素,總量在地殼之中約佔 0.003%。元素硼外表色黑,是硬度相當高的物質,僅次於金剛石,但質地相當脆。單質硼可應用於冶金工業,在鋼中參入少量的硼,即可大幅改善不鏽鋼強度;此外,硼也是維持人跟植物生理機能必須的元素之一。

而我們俗稱的「硼砂」並非元素態的硼,而是硼與氧、水、鈉的化合物:四硼酸鈉(Na2B4O7.10H2O)。

硼砂(Borax)的外表是無色晶體與白色粉末,比起純元素的硼,硼砂是早期在自然界中較容易找到硼的型態 ── 另外一個常見的型態為硼酸,可在火山與溫泉中發現;元素硼則是至 1808 年才被化學家給呂薩克、泰納德與戴維分離出來。在硼元素被發現之前,硼酸甚至一度被列入元素表呢。

加州死亡谷的採礦遺跡。該地自1875年發現大量硼砂後,成為當時最大的礦場。圖/Brigitte Werner @Pixabay, CC0

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煉金術士的法寶--硼砂的歷史應用

硼砂的用途相當廣泛,約西元前 200 年時,巴比倫人就已經將硼砂用於黃金鑄造的過程。之後,古埃及與羅馬人也會使用硼砂製作玻璃器皿,他們發現玻璃製作過程中加入硼砂,除了能幫助融熔,也可以控制玻璃的膨脹率,提高耐火度。中國則在西元前 300 年將硼砂用於陶瓷釉料,主要功能同樣是促進融熔、降低溫度,並做為琺瑯的原料之一。

到了西元 8 世紀,開始有文字記載波斯、阿拉伯煉金術士將硼砂用做金屬工業上的助焊劑與助熔劑。這是由於硼砂在焊接金屬的過程中,會分解成水、偏硼酸鈉(NaBO2)、氧化硼(B2O3),其中氧化硼能夠與金屬表面的氧化物反應、將之去除,故能夠幫助被焊金屬結合。

硼砂的中西醫藥發展

除了冶金、玻璃與陶瓷工業上的應用,硼砂也具有藥用價值。在中國古代,硼砂又稱月石,被用作礦物藥的一種,《本草備要》中便有記載:「硼砂潤,生津,去痰熱。甘,微咸,涼,色白質輕。」硼砂在傳統藥效上,外用可解毒防腐、消腫,為主要用途;內服可治療喉嚨腫痛、咳嗽止痰、反胃等症狀,例如許多人嘴破時會用的西瓜霜,配方即含有少量硼砂。講到這邊,應該有人會想問:西瓜霜在臺灣不是被列為禁藥了嗎?事實上,這是由於大家所熟悉的桂林西瓜霜為中國藥廠製,目前在臺灣並未經過查驗核准發給藥品許可證,因此該藥品屬於不可販售的禁藥,罪魁禍首並非硼砂。

而在西方,硼砂的醫療研究常與硼酸相提並論。約公元 10 世紀左右,科普特人使用含有硼砂的成分來治療眼疾。1702 年,荷裔醫師 William Homberg首先將硫酸鐵與硼砂共熱,製備出硼酸。但 William 醫師還不知道他製造出來的物質就是硼酸,而將其命名為「鎮靜鹽(sedative salt of Homberg)」,聲稱其具有鎮靜、止痛、解痙攣的效果。

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19 世紀至 20 世紀,硼酸與硼砂的醫療研究開始蓬勃發展。硼砂與硼酸被認為具有抑制細菌與真菌的性質,普遍被製成各式軟膏、敷藥、溶液藥,用途包含結腸和直腸灌洗、洗胃,也用於燒傷、手術傷口、膿腫時的外用藥;此外治療鼻子、喉嚨,甚至嘴巴內的鵝口瘡等,都可用上含硼酸的藥品。1875 年,英國醫師 Joseph Lister 則是第一個將硼酸用於「食品防腐」的人,開啟了日後硼砂與食品防腐的因緣。

醫生以飽和硼酸溶液沖洗嬰兒的耳朵。圖/Charles Hunter Dunn, Thomas Morgan Rotch @Flickr, No known copyright restrictions

硼砂與食品添加物的淵源

鹼粽。圖/Benjwong @Wikipedia, CC0

回到臺灣,我們習慣將硼砂稱作「冰西」,早期常添加在食品中,增加韌性口感與保水度,如蝦仁、黃油麵、鹼粽、貢丸、魚丸、年糕、燒餅等等。那麼,硼砂為什麼能讓食品變 Q 呢?其奧妙在於將硼砂溶於水時,會產生硼酸,並進一步與水中的氫氧根結合成硼酸根離子,與多醣中的官能基進行縮合反應(一種將兩個分子的官能基結合並脫去其他分子的反應)。換句話說,硼砂是澱粉分子間的關鍵連結,負責將各個分子交聯(cross-link)在一起,從而產生「QQ 的」口感。

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除了提升口感,硼砂也會在生鮮蝦蟹的保存中,用來防止「黑變」發生。在保存過程中,蝦頭、尾表面容易形成黑色斑點,這是由於蝦蟹捕撈離水後與氧氣接觸,體內的多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase)會催化酪胺酸(Tyrosine)代謝產生黑色素沉積,讓外殼看起來黑黑的,與蘋果發生的褐變相似。有些不肖商人為了賣相,會在冰存的鮮蝦、螃蟹等甲殼類中,加入硼砂作為多酚氧化酶的抑制劑,防止黑變。

不過,基於硼砂對人體的危害,世界上許多國家包括臺灣都已禁止硼砂在食品保存與防腐中使用。

硼砂的毒性作用

說了這麼多,硼砂究竟會對人體產生什麼影響?如果硼砂能夠入藥,為何新聞媒體還會稱硼砂是「高毒性」呢?

其實,硼砂對人體的危害,主要來自吃下硼砂後與胃酸反應的產物:硼酸(H3BO3)。硼酸對人體屬於中等毒性,會被腸胃道或是受損的皮膚迅速吸收,但不易排出的「蓄積性毒物」。只有微量攝取時,可由泌尿系統排出,對身體幾乎沒有影響;可是若暴露量太大或累積量過多時,便會引起中毒。

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這是由於硼酸在人體中會抑制消化酶作用,可能引起食欲衰退、阻礙營養素吸收、影響骨骼發育,中毒現象包括皮膚紅疹、脫屑;噁心、嘔吐、腹瀉、休克、昏迷等,嚴重者可能對胃、肝、腎、肺,甚至腦造成危害。

成人若攝入用 1~3 公克硼砂即可能中毒,15~20 公克有致命危險;孩童則因為代謝效率較慢,食用 5 公克可能造成死亡[1]。新聞中的孩童僅沾食了一口硼砂就出現中毒症狀,幸好最後送醫沒有大礙。

蟑螂、螞蟻都聞之色變

既然食品中已經不能添加,我們還會在哪裡遇到硼砂呢?
答案是 ── 殺蟲劑!

硼砂取得簡單、成本低廉,是坊間常見的防治蟻蟑配方,一般會將硼砂與麵粉、砂糖或其他易吸引昆蟲的餌食混合,製成簡單的餌劑。硼砂餌劑的滅蟲機制是利用螞蟻、蟑螂群居於巢穴、會食用同類屍體的習性,將硼砂的毒性傳播出去。2003 年紅火蟻入侵臺灣的危機中,硼砂也被正式用作有效的餌劑之一,可以說是立了大功。

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紅火蟻可能會對當地農業經濟與生態帶來巨大影響。圖/skeeze @pixabay, CC0.

再次綜觀人類的發展,硼砂的使用已十分長久,曾經作為煉金術發展的重要原料之一、到一度成為防腐劑的班底。如今在工業上,硼砂不只是製備其他硼化合物的基礎原料,也有許多不同的用途;在農業上,硼砂是硼肥中的重要成分之一。除此之外,只要正確的使用,硼砂也能成為生活防蟲的好幫手。

希望大家在閱讀完這篇文章後,能夠對硼砂有所認識,當然硼砂的應用千變萬化,說不定在生活某處,你也能發現硼砂默默參了一腳喔!(編按:例如自製軟軟和史萊姆的時候XD)

參考資料

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註解

[1]在歐盟,硼砂被允許以極少的用量添加於真正的魚子醬中,每公斤魚子醬僅能添加 5 公克。

 

延伸閱讀

  1. 誰是毒澱粉專家?(2)再談順丁烯二酸事件
  2. 驗明殺蟑產品,才能除好除滿!──《當蟑螂不再是敵人》

 

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行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
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行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。 網站:https://www.tcsb.gov.tw/